一种用于烟气脱水的气液分离筒及脱水装置和系统的制作方法

本实用新型涉及一种烟气脱水领域，尤其涉及一种用于烟气脱水的气液分离筒，以及采用这种气液分离筒的脱水装置和系统。

背景技术：

燃煤电厂对水资源消耗量非常大。对于水资源比较匮乏的北方地区，尤其是我国西部地区，燃煤电厂需充分利用水资源，不断进行节能节水能力挖潜。现有燃煤电厂多采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，这种技术脱硫效率高，运行稳定，在国内烟气治理中被广泛采用，但这种方法会消耗大量的水，脱硫后的烟气中也将携带大量水滴，造成烟囱周边出现降雨现象，这种降雨会对周边建筑和设备造成腐蚀，同时也造成了大量水资源的浪费。

为回收烟气中的水分，消除烟囱雨现象，现有技术中有采用在烟道内加入导流叶片的方案，利用布置的多个导流叶片，改变烟气流动的方向，使之经过导流叶片后变为一股“旋流”，利用其产生的离心力，将其中的水分甩向烟囱内壁，沿壁面流下排出，烟气延烟道继续排出。但这种方式存在一定的问题，即由于凝结的液滴与运动的烟气仍然处于同一空间内，烟气会对凝结的液滴产生“二次夹带”现象，也就是把已脱除的水又给带走了，从而降低了对水的回收效果，造成该问题的原因就在于烟气流速高，而没能做到气液分离。

现有技术利用多个叶片进行烟气方向改变，也使得设备较为复杂，故障率相对较高，不利于设备的稳定运行。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为解决目前对烟气中水分回收时无法实现气液分离的问题，提供一种气液分离筒，可将凝结水与烟气隔离，从而避免二次夹带的问题。

本实用新型的另一个目的则是提供一种采用该气液分离筒的脱水装置，该装置既可采用现有多叶片导流装置，也采用另一种结构更简单的导流装置，以降低故障率。

本实用新型的再一个目的则是提供一种气液分离系统，该系统可用于气体和水分的分离以及气体与油的分离与回收，从而有利于燃煤电厂的工作。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种烟气脱水用气液分离筒，它包括筒体，所述筒体的筒壁上设有多个开口，液滴被甩到筒壁后通过开口由筒体内壁转移到筒体外壁，实现与烟气的气液分离。

在使用时，通常与前级的流体机械(如泵或者风机)等相配合使用，筒内近壁面压力始终超过筒外压力，压力来源于前级系统的流体机械，风力吹动，形成动压，是液滴外排压力的一种，此处存在的静压也是液滴外排的动力之一。

含有气体和液体的烟气沿分离筒的壁面螺旋上升，气体和液体存在密度差，液体密度大，惯性大，被分离筒捕捉；而气流因为密度小，惯性小，始终保持螺旋上升过程，从而实现气液分离。

由于烟气是以旋风的方式进入气液分离筒，液滴在离心力作用下会被甩到筒的内壁上，由于开口的存在，液滴会在烟气风力以及筒体内外压力的作用下，向筒体外壁流出，并在筒体外壁上汇集并流下，而烟气始终在筒体内流动，这样就不会再对凝结的液滴进行二次夹带，从而有效提高了水分的回收效率。

所述开口为条缝形式、或孔状形式或格栅形式。

开口的形式可以采用多种，本实用新型给出了几种优选的方案，即条缝、孔或格栅，这些形状本领域技术人员完全可以根据需要设计成任意形状，比如孔就可以进一步设计为圆孔、方孔、椭圆孔、六边形孔等等，但不管什么样的形式，其核心作用均是完成将液滴由筒内壁转移到筒的外壁，就此点而言均是在本实用新型的启迪下可轻易实现的。

此外，条缝或格栅可以是垂直的，也可以是倾斜的，其位置设计可根据需要调整；孔则是可以均匀布置或非均匀布置。

所述条缝的尺寸为宽2-10mm，间距为条缝宽度的5-20倍。

为保证最佳的液滴通过效率，本实用新型给出了条缝的优选设计尺寸，在给尺寸下凝结液滴不易在表面张力下形成液膜反而阻碍液体通过，从而保证了水分的回收效率。

所述格栅高5-20cm，间隙为高度的0.5-20倍。

同样为保证最佳的液滴通过效率，本实用新型给出了格栅的优选设计尺寸，在该尺寸下，利用格栅的间隙避免了液膜的形成，便于液体通过，以实现水分的高效回收。

所述孔的径向最大尺寸为2-10mm，孔间距为孔直径的5-20倍。

同样为保证最佳的液滴通过效率，本实用新型给出了孔的优选设计尺寸，在该尺寸下，利用孔径的调整和孔间距的配合，避免液膜的出现，易于液体通过，从而实现了水分充分回收。

一种采用上述的烟气脱水用气液分离筒的烟气脱水装置，它还包括一个烟气导流装置，该装置安装在气液分离筒的下部，与气液分离筒固定连接或为一体，烟气导流装置内设有导流叶片，将烟气变为旋风后送入气液分离筒。

本实用新型还提供了一种烟气脱水装置，该装置采用气液分离筒加一个烟气导流装置的形式，利用烟气导流装置将烟气方向变为旋转的，然后利用气液分离筒进行气液分离，从而实现节水的目的。该烟气导流装置可以与气液分离筒通过螺栓固定连接，或焊接等各种现有方式固定在一起，也可以直接就在加工时做成一体，但这种变化仍为在本实用新型启示下可轻易联想的。

所述导流装置包括一个烟气通道，导流叶片安装在烟气通道内。

本实用新型为进一步约束烟气，在叶片的外部设有烟气通道，使烟气只能通过流过叶片，而不能流入其他地方，减少了对凝结水的影响。

所述导流叶片为一个螺旋齿片，它围绕中心轴盘旋而上，螺旋齿片与烟气通道固定连接。

本实用新型针对现有导流时采用多组叶片的问题，改变了导风的结构，利用一个螺旋叶片，使烟气沿着螺旋叶片的旋转方向行走，产生旋风的效果，由于仅有一个螺旋齿片，整个设备的结构大为简化，也易于维护。

所述螺旋齿片总高度200-600mm，绕中心轴旋转的角度在360-540°，中心轴直径占螺旋齿片外径的10％-30％。

为保证烟气具有足够的离心力，本实用新型提供了螺旋齿片的优选尺寸范围，在该尺寸下可满足绝大多数烟气的需要。

由于设计了螺旋齿片或叶片，气水混合物通过装置后，气液沿分离筒或者格栅筒壁面螺旋上升，气体和液体存在密度差，液体密度大，惯性大，被分离桶或格栅片捕捉；而气流因为密度小，惯性小，始终保持螺旋上升过程，从而实现气液分离。

所述烟气导流装置下部还设有支撑平台。

为保证整个烟气脱水装置的稳固，还可设计一个支撑平台以支撑住整个脱水装置。

所述支撑平台为格栅式，优选为井字形格栅。

支撑平台的设计应以不干扰烟气流动为原则，因此本实用新型采用了格栅的形式，其中井字形格栅则是最简构造。

一种采用上述烟气脱水装置的气液分离系统，它还包括一个集液槽，集液槽安装在气液分离筒的下部周边或烟气通道的下部周边，集液槽最低端设有至少一个引水口，将收集的液体排出。

本实用新型再一目的则是提供一种气液分离系统，该系统利用集液槽将收集的液体聚集后，通过引水口排出，排出的液体可根据需要做进一步的处理。其中集液槽本身也可与脱水装置或气液分离装置加工在一起，也可另外再安装，这几种处理方式均是可以根据需要随意组合，无需付出任何创造性劳动即能想到。

该气液分离系统因为下部设计了螺旋齿片或叶片，气液混合物通过装置后，气液沿分离筒或者格栅筒壁面螺旋上升，气体和液体存在密度差，液体密度大，惯性大，被分离桶或格栅片捕捉；而气流因为密度小，惯性小，始终保持螺旋上升过程，从而实现气液分离。

在上述气液分离系统的前端增加其它提高气液螺旋转速或降低烟气流速的装置，或对气液分离筒或格栅筒进行相应的结构改进的，都属于在本实用新型的工作原理上进一步根据需要随意组合与改变，无需付出任何创造性劳动即能想到。

本气液分离系统通过设置气液分离筒或格栅片，第一能够实现气液捕捉和分离，第二是降低外筒(也就是烟囱等壁面处)的烟气流速，避免气体撕裂壁面的液膜，形成二次夹带。这也就是本装置比未设置气液分离筒的装置脱除效率更高的原因。

在使用时，在本装置前端设置相应的流体机械或动力源(如风机、泵等设备)，都属于在本实用新型的工作原理上进一步进行的简单改进，无需付出任何创造性劳动即能想到。

通过设置了气液分离筒，桶内近壁面压力始终超过筒外压力，压力来源于前系统的流体机械(泵或者风机)，风力在吹动，说的是动压，是液滴外排压力的一种，此处存在的静压也是液滴外排的动力之一。

气液分离器筒高度为螺旋齿片位置直径的1/3甚至更高，分离筒出口直径为螺旋齿片位置直径的90％-100％，利用CFD模拟软件仿真分析，和不设置气液分离筒的装置相比较，本实用新型的方案的效率提高30％以上。

同理，本实用新型也可应用于气油分离中，根据气油分离的应用领域与环境，对油进行回收。根据具体的应用环境，对于气液分离筒或格栅片、导流装置进行适用于气油分离的改进，都属于在本实用新型的工作原理上进一步根据需要进行的随意组合与改变，无需付出任何创造性劳动即能想到。

综上所述，本实用新型的有益效果为：

气液分离筒的设计，烟气在筒内继续上升至烟道，脱除的液体沿筒壁外流出，实现了气液分离，避免了脱除掉的凝结水被烟气反复“二次夹带”，提高烟气脱水效率20％～70％。

螺旋齿片的设计，简化了设备结构，提高了设备运行稳定性。

脱水装置和脱水系统的设计整体提升了烟气的脱水效果，实现了节水的目的。

附图说明

图1为本实用新型的侧面视图；

图2为图1的俯视图；

图3为支撑平台的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

图1中，气液分离筒3包括一个筒体，在筒体上垂直(也可改为倾斜)的设有多个条缝2，条缝2的宽度为2-10mm(优选6mm)，间距为宽度的5-20倍(优选10倍)。

其中的条缝也可改为格栅形式，如果采用格栅则格栅高度为5-20cm(优选12cm)，间隙为格栅高度0.5-20倍(优选5倍)。

或者，条缝改为孔，孔的形状可以是圆孔、方孔、椭圆孔、六边形孔等，无论哪种形式的孔，其径向最大尺寸为2-10mm(优选6mm)，孔间距为最大尺寸的5-20倍(优选10倍)。

通过上述形式设计，烟气中的水分被甩到筒内壁后，可以沿着开口(条缝或格栅或孔等)从筒体内壁转移到筒体外壁，将烟气与液滴分隔开，避免了二次夹带现象的出现。

实施例2：

图1、图2中，给出了一种脱水装置的结构示意图，该装置安装在烟道1中。其中，气液分离筒3的下部是烟气导流装置，烟气导流装置由一个烟气通道8和其内的叶片组成。叶片可以采用现有的多叶片形式(不再给出附图)，就本实用新型而言，给出是单一叶片的螺旋翅片6的结构示意图。该烟气导流装置的螺旋齿片6是一个齿片，围绕中心轴7盘旋而上，螺旋齿片6总高度200～600mm(优选450mm)，绕中心轴7旋转360～540°(优选450°)，中心轴7的直径占螺旋齿片6外径的10％～30％(优选20％)。烟气沿着螺旋齿片6的导引，最后以旋风的形式进入气液分离筒3，通过对螺旋齿片6的尺寸设计，保证风量和风速能产生足够的离心力，将液滴甩向气液分离筒3，并在高速运行的烟气作用下，使得液滴从气液分离筒3的开口处从内壁转移到外壁，完成烟气与液滴的分离。

为保证脱水装置在烟道1中的牢固性，还可为脱水装置配置一个支撑平台9，该支撑平台9安装在烟道1中，支撑整个脱水装置，为保证烟气的顺利通过，支撑平台9被设计成格栅形式，最优选的为井字型格栅。

实施例3：

图1-3中，整个气液分离系统还包括集液槽4和引水口5，集液槽4可以安装在气液分离筒3的下部周沿，也可安装在烟气通道8的下部周沿，以便将沿着气液分离筒3流出的液体收集起来，在集液槽4的最低端则设有至少一个引水口5，将收集的液体从烟道1中引出，以便后续进一步处理。

同理，上述气液分离系统不仅仅可以分离气液，还可以应用于气油分离中，由于气体和油存在密度差，油密度大，惯性大，被分离桶或格栅片捕捉；而气流因为密度小，惯性小，始终保持螺旋上升过程，从而实现气油分离。对收集的油进行收集以进行后续加工处理。

根据气油分离的应用领域与环境，对于气液分离筒或格栅片、导流装置进行适用于气油分离的改进，都属于在本实用新型的工作原理上进一步根据需要进行的随意组合与改变，无需付出任何创造性劳动即能想到。